CN112881462B - 一种高压环境下高通量换热管的性能测试装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高压环境下高通量换热管的性能测试装置及其方法，装置的主反应器内贯穿有高通量换热管；水箱通过管路依次连通离心泵和蓄能器，随后管路分为两路；第一管路依次连通蒸汽发生器和第二涡轮流量计，第二涡轮流量计与高通量换热管的进口端相连通，高通量换热管的出口端与蒸汽发生器的进口端相连通，共同构成蒸汽回路；第二管路依次连通第一涡轮流量计和预热器，并与主反应器的进液口相连通，用于为主反应器内供水；主反应器的排气孔通过管路外接冷凝单元，冷凝单元通过管路回接至水箱。本发明可以进行高压环境下高通量换热管单管或管束的管外沸腾实验，测量换热系数，并检测高通量换热管表面粉末是否发生脱落。

Description

一种高压环境下高通量换热管的性能测试装置及其方法

技术领域

本发明涉及换热管性能测试领域，尤其是涉及一种高压环境下高通量换热管的性能测试装置及其方法。

背景技术

沸腾是工质内部形成大量气泡并由液态转换到气态的一种剧烈气化过程，实验研究发现影响沸腾的主要因素包括过热度和汽化核心。高通量换热管表面的烧结粉末形成的多孔层为沸腾提供了大量理想的汽化核心，使得液体在较小的温差下就可以实现沸腾，同时大大增加了传热面积，有效提高了传热系数，因此，可用于蒸汽发生器中替代普通光滑管。

普通的沸腾换热实验装置都是针对常压工况，不符合高通量换热管在蒸汽发生器内的使用工况。同时，工作在高压环境下，高通量换热管表面的粉末可能会由于黏附不牢发生脱落，影响使用效果，在进行管外沸腾换热实验时也无法被检测到。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷，并提供一种高压环境下高通量换热管的性能测试装置及其方法，能够测量高压环境下高通量换热管的沸腾流动特性，并在实验过程中检测高通量换热管表面粉末是否发生脱落。

本发明所采用的具体技术方案如下：

本发明的第一目的在于提供一种高压环境下高通量换热管的性能测试装置，其包括水箱、预热器、主反应器、蒸汽发生器和冷凝单元；

所述主反应器为整体封闭且具有内腔的横置柱状结构，左右两端均开设贯通的孔洞并贯穿封闭固定有高通量换热管，底部分别开设有进液口和排液口；高通量换热管的外表面具有烧结而成的粉末；主反应器的顶部两侧呈对称布置，距端部由远及近依次开设有用于固定温度传感器的温度传感器支座、光源入口和排气孔，顶部还开设有用于固定压力传感器的压力传感器支座；位于主反应器前侧且与左右两个所述光源入口对应的位置处，均开孔并设有用于观测的可视窗；位于主反应器前侧的中部还开孔并设有用于激光检测的透明窗；

所述水箱通过管路依次连通离心泵和蓄能器，随后管路分为两路；第一管路依次连通蒸汽发生器和第二涡轮流量计，第二涡轮流量计与所述高通量换热管的进口端相连通，高通量换热管的出口端与蒸汽发生器的进口端相连通，共同构成蒸汽回路；第二管路依次连通第一涡轮流量计和预热器，并与主反应器的进液口相连通，用于为主反应器供水；主反应器的排气孔通过管路外接冷凝单元，冷凝单元通过管路回接至水箱，将主反应器内产生的蒸汽冷凝后回流至水箱中以循环利用。

作为优选，所述水箱为恒温水箱，蓄能器外接用于提供稳压气体的氮气瓶。

作为优选，所述预热器为外部包裹保温材料、内部环向均匀插有加热棒的装置，通过外接的调压器和稳压器控制预热器的加热载荷。

作为优选，所述主反应器的顶部还设有用于保护的安全阀座。

作为优选，所述透明窗设置于两个可视窗之间，且与两个可视窗之间的间距相等；透明窗和可视窗均为钢化玻璃，其边缘为不锈钢材质；通过法兰与焊接在主反应器前侧的接管连接，实现透明窗和可视窗的固定。

作为优选，所述主反应器左右两端用于固定高通量换热管的孔洞均偏心开孔且位于下方，以利于主反应器内的水流淹没高通量换热管。

作为优选，所述性能测试装置中所有的测量装置均与数据采集仪相连通，用以实时传输数据。

作为优选，所述冷凝单元包括冷凝器、节流装置、蒸发器、压缩机、储液罐和工质泵；所述冷凝器依次通过管路与节流装置、蒸发器和压缩机相连通，共同构成冷却回路；所述蒸发器通过管路依次外接储存有制冷剂的储液罐和工质泵，构成为所述冷却回路提供制冷剂的循环回路；从主反应器的排气孔排出的蒸汽经所述冷却回路冷却后，回流至所述水箱中。

进一步的，所述冷凝器为同轴套筒式冷凝器，冷凝器的换热管采用表面有压花的螺旋盘管以加强换热面积；所述节流装置为膨胀阀，阀前安装有节流孔板。

本发明的另一目的在于提供一种根据上述任一所述的装置对高压环境下高通量换热管进行性能测试的方法，其具体如下：

S1：将水加热至其中溶解的气体完全逸出，随后通入水箱中；将温度传感器和压力传感器标定后，分别置于温度传感器支座和压力传感器支座中，以测量主反应器内的温度和压力；将激光发射仪对准透明窗，以观测高通量换热管表面粉末的脱落情况；将高速相机或摄像机对准可视窗，以观测高通量换热管管外的沸腾气泡；

S2：开启各管路的阀门开关，通过调节预热器外接的调压器改变水流通过预热器前后的温差值至目标值；同时，通过调节蒸汽发生器改变蒸汽流量以使主反应器内腔中的水体沸腾，通过调节冷凝单元的冷凝器改变制冷剂流量以使从排气孔进入所述冷凝单元的蒸汽冷凝成液体；

通过离心泵将水箱中的水体泵入预热器进行加热，水体随后从进液口流入主反应器，并使水体淹没所述高通量换热管但不充满主反应器的内腔；通过蒸汽发生器的作用不断向高通量换热管内提供高温蒸汽，通过高通量换热管的换热作用加热主反应器内腔中的水体；高通量换热管内的高温蒸汽在主反应器内释放潜热发生相变后重新进入蒸汽发生器，实现循环利用；主反应器内腔中的水体被加热后产生大量蒸汽，在主反应器内腔中形成高压环境，产生的蒸汽从排气孔进入所述冷凝单元进行冷凝，冷凝后的液体通过管路回流至水箱，实现循环利用；

待各测量装置的数据显示窗口稳定不变时，记录各测量装置的数据；

S3：改变所述目标值，重复S2的步骤，得到不同过热度下高通量换热管的换热性能；

S4：在进行S2和S3的过程中，通过激光发射仪观测在高压环境下高通量换热管表面粉末的脱落情况，通过高速相机或摄像机观测高通量换热管管外的沸腾气泡；

S5：实验结束后，依次关闭各阀门开关、工作泵开关和仪表开关，并开启排液口以排空主反应器内的液体。

本发明相对于现有技术而言，具有以下有益效果：

1)相比现有的常压换热性能测试装置，本发明的性能测试装置更符合高通量换热管在蒸汽发生器内的使用工况，可以测量高通量换热管在高压环境下发生管外沸腾时的换热系数；

2)本发明的性能测试装置可以通过激光发射仪来检测管内液体中有没有粉末，从而得知高通量换热管表面粉末是否在高压环境下发生脱落，反映出烧结粉末的结合强度，作为评价高通量换热管性能的另一指标；

3)本发明的性能测试装置能够对高通量换热管管外沸腾气泡进行可视化研究，偏心布置的换热管减少了加热水的需求量，可以保证高通量换热管被浸没在加热水中，方便沸腾的发生，同时有利于观察沸腾过程。

附图说明

图1是本发明测试装置的结构示意图；

图2是本发明测试装置中主反应器的半剖视图；

图中附图标记为：1、水箱；2、离心泵；3、蓄能器；4、氮气瓶；5、第一涡轮流量计；6、预热器；7、调压器；8、稳压器；9、激光发射仪；10、主反应器；10-1、排气孔；10-2、光源入口；10-3、温度传感器支座；10-4、安全阀座；10-5、压力传感器支座；10-6、可视窗；10-7、连接法兰；10-8、接管；10-9、进液口；10-10、排液口；10-11、高通量换热管；10-12、透明窗；11、数据采集仪；12、冷凝器；13、节流装置；14、蒸发器；15、储液罐；16、工质泵；17、压缩机；18、第二涡轮流量计；19、蒸汽发生器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步阐述和说明。本发明中各个实施方式的技术特征在没有相互冲突的前提下，均可进行相应组合。

如图1所示，为本发明提供的一种高压环境下高通量换热管的性能测试装置，该性能测试装置包括水箱1、预热器6、主反应器10、蒸汽发生器19和冷凝单元。

如图2所示，主反应器10为横置的柱状结构，其整体封闭，且内部开设有用于承装水体的中空内腔。主反应器10的左右两个圆形封端上分别开设有贯通的孔洞，两个孔洞中贯穿固定有高通量换热管10-11，且两个孔洞与高通量换热管10-11的接触处封闭，以避免在实验过程中主反应器10内腔的水体从缝隙处泄露。在本实施例中，高通量换热管10-11可以根据需要设置为单管，也可以设置为管束。主反应器10左右两端用于固定高通量换热管10-11的孔洞均为偏心开孔，且开孔位置位于主反应器10左右两个圆形封端的下方，以利于主反应器10内的水流淹没高通量换热管10-11，不仅减少了加热水的需求量，而且还方便水体沸腾的发生，同时有利于观察沸腾过程。

在主反应器10的底部分别开设有进液口10-9和排液口10-10。排液口10-10在实验过程中呈关闭状态，只有在实验结束后，才打开该排液口10-10，使得主反应器10内腔的水体从排液口10-10排出，以便于下一次的实验。在主反应器10的顶部两侧呈对称布置，即距圆形封端由远及近依次开设有用于固定温度传感器的温度传感器支座10-3、用于通入外部光源的光源入口10-2和用于排出主反应器10内腔中产生的蒸汽的排气孔10-1。主反应器10的顶部还开设有用于固定压力传感器的压力传感器支座10-5和用于安装安全阀以便起到保护作用的安全阀座10-4。位于主反应器10前侧且与左右两个光源入口10-2对应的位置处，开设有孔洞并设有用于观测主反应器10内腔的可视窗10-6，位于主反应器10前侧的中部还设有开孔并安装用于激光检测的透明窗10-12。在本实施例中，透明窗10-12设置于两个可视窗10-6之间，且与两个可视窗10-6之间的间距相等。透明窗10-12和可视窗10-6均为钢化玻璃，其边缘为不锈钢材质。通过法兰10-7与焊接在主反应器10前侧的接管10-8连接，实现透明窗10-12和可视窗10-6的固定。由于两个可视窗10-6顶部均设有光源入口10-2，能够清晰地观测到主反应器10内腔中水体的沸腾情况，因此可以将高速相机或摄像机对准可视窗10-6，以观测高通量换热管10-11管外的沸腾气泡。而由于透明窗10-12位于主反应器10的中部，可以将激光发射仪9对准透明窗10-12，以检测壳程流体中是否分布高通量换热管表面的粉末，从而得知高通量换热管10-11表面粉末的脱落情况。

水箱1通过管路依次连通离心泵2、蓄能器3和调节阀，其中，离心泵2用于提供水体流动的动力，蓄能器3通过充气阀外接用于提供稳压气体的氮气瓶4以使得管路的压力稳定，调节阀用于调节管路中水流流量的大小。经过调节阀后的管路分为两路，第一管路依次连通蒸汽发生器19、调节阀和第二涡轮流量计18，第二涡轮流量计18与高通量换热管10-11的进口端相连通，高通量换热管10-11的出口端与蒸汽发生器19的进口端相连通，蒸汽发生器19、调节阀、第二涡轮流量计18和高通量换热管10-11共同构成蒸汽回路。第二管路依次连通第一涡轮流量计5、预热器6和调节阀，并与主反应器10的进液口10-9相连通，用于为主反应器10供水。主反应器10的排气孔10-1通过管路外接冷凝单元，冷凝单元通过管路回接至水箱1，将主反应器10内产生的蒸汽冷凝后回流至水箱1中，以实现循环利用。

在本实施例中，水箱1可以采用恒温水箱。预热器6为外部包裹保温材料、内部环向均匀插有加热棒的装置，外接有调压器7和稳压器8，通过调压器7来控制预热器6的加热载荷，其中，保温材料可以采用多层玻璃纤维，加热棒可以采用导热胶固定在预热器6内部。冷凝单元包括冷凝器12、节流装置13、蒸发器14、压缩机17、储液罐15和工质泵16。冷凝器12依次通过管路与节流装置13、蒸发器14和压缩机17相连通，共同构成冷却回路。蒸发器14通过管路依次外接储存有制冷剂的储液罐15和工质泵16，构成为冷却回路提供制冷剂的循环回路。从主反应器10的排气孔10-1排出的蒸汽经冷却回路冷却后，回流至水箱1中。冷凝器12可以采用同轴套筒式冷凝器，冷凝器12的换热管可以采用表面有压花的螺旋盘管以加强换热面积。节流装置13可以采用膨胀阀，阀前安装有节流孔板。制冷原理是压缩机把工质由低温低压气体压缩成高温高压气体，再经过冷凝器冷凝成中温高压的液体，经节流阀节流后，则成为低温低压的液体。低温低压的液态工质送入蒸发器，在蒸发器中吸热蒸发而成为低温低压的蒸汽，再次输送进压缩机，从而完成制冷循环。

为了实现对本发明性能测试装置中所有的测量装置结果的实时获取，可以将所有的测量装置均与数据采集仪11相连通，用以实时传输数据。测量装置包括激光发射仪9、温度传感器、压力传感器、第一涡轮流量计5和第二涡轮流量计18，因此能够实时监测本装置各管路中的流量、压力、温度以及高通量换热管表面粉末的脱落情况。

在实际应用中，主反应器10需要采取压力容器标准进行校核，可根据公式(1)和(2)计算主反应器10的筒体厚度：

δ_d＝δ+C₁+C₂+Δ (2)

式中，δ和δ_d分别为计算厚度和筒体厚度，单位是mm；P_c是设计压力，取工作压力的1.5倍；[σ]^t为材料许用应力，由实际材料决定；

为焊缝系数，取0.85；C₁为切削余量；C₂为腐蚀余量；Δ为钢板负偏差。

在本实施例中，选取筒体材料为Q345R，在工作温度内其许用应力为170MPa，当实验段筒体内径取150mm时，筒体厚度为16mm符合设计要求。

由于进气孔、排气孔与排液孔的开口大小直接影响到实验过程中的阻力大小，可以根据公式(3)和(4)按照初步预算的蒸汽蒸发量设计排气孔的大小：

φ＝ρV(h_r-h_c) (3)

V＝πd_r,outυ_r,out (4)

式中φ为蒸发所提供的热量；ρ为制冷剂蒸汽所在特定压力下的密度；V为体积流量；h_r、h_c分别为气象温度与饱和温度的焓值；d_r,out为排气孔直径；v_r,out为气体流速。

在本实施例中，为了保证气体出口处于低流速状态，令气体出口流速小于2m/s，经过计算，排气孔为直径为20mm时可以满足需求。

利用上述装置对高压环境下高通量换热管进行性能测试的方法，该方法具体如下：

S1：在水箱1中加入去离子水，大概加到水箱1的2/3体积，由于溶解在水中的空气在沸腾时可作为汽化核心，影响换热系数的测量，所以实验开始前将水加热一小时以上，以确保溶解气体完全逸出。在实际应用时，也可以将水先加热至其中溶解的气体完全逸出，随后再通入水箱1。

将温度传感器在冰水混合物和沸腾的开水中进行标定，然后将其固定于温度传感器支座10-3中，并使温度传感器的一端接入待测温度端，另一端连接数据采集仪11。将压力传感器置于压力传感器支座10-5中，以测量主反应器10内的压力大小。在主反应器10内安装高通量换热管，并使高通量换热管的进口端连接第二涡轮流量计18，出口端与蒸汽发生器19的进口端相连通，并做好密封工作。通过水箱1向蒸汽发生器19中通入一定量的水，检查管路是否发生泄漏，如有，立刻停止加水，更换管路。检查本装置中各个阀门的开闭情况，确保每个回路畅通。将各测量装置分别与数据采集仪11相连通，开启数据采集仪11，检查个测量装置是否正常工作。打开冷却回路的阀门并开到较大值，启动工质泵16对制冷剂进行降温使其略低于饱和温度，以保证实验回路未正常运行前制冷剂不会发生相变，然后调节旁通回路保证制冷剂流量达到实验工况设定值。

将激光发射仪9对准透明窗10-12，以观测高通量换热管10-11表面粉末的脱落情况。将高速相机或摄像机对准可视窗10-6，以观测高通量换热管10-11管外的沸腾气泡。

S2：恒温水箱1中的水温达到预设值且加热足够长后打开离心泵2，开启各管路的阀门开关，缓慢增加加热水的流量，通过调节预热器6外接的调压器7改变水流通过预热器6前后的温差值至目标值(如大于1℃)。同时，通过调节蒸汽发生器19改变蒸汽流量以使主反应器10内腔中的水体沸腾，通过调节冷凝单元的冷凝器12改变制冷剂流量以使从排气孔10-1进入冷凝单元的蒸汽冷凝成液体，观察数据采集仪11的数据显示窗口，反复调节蒸汽发生器19和冷凝器12直至数据在一分钟内保持稳定不变，记录各测量装置的数据。该过程中，本装置中发生的过程具体如下：

通过离心泵2将水箱1中的水体泵入预热器6进行加热，水体随后从进液口10-9流入主反应器10，并使水体淹没高通量换热管10-11但不充满主反应器10的内腔。通过蒸汽发生器19的作用不断向高通量换热管10-11内提供高温蒸汽，通过高通量换热管10-11的换热作用加热主反应器10内腔中的水体。高通量换热管10-11内的高温蒸汽在主反应器10内释放潜热发生相变后重新进入蒸汽发生器19，实现循环利用。主反应器10内腔中的水体被加热后产生大量蒸汽，在主反应器10内腔中形成高压环境，产生的蒸汽从排气孔10-1进入冷凝单元进行冷凝，冷凝后的液体通过管路回流至水箱1，实现循环利用。

在实际的操作中，为了避免一次实验过程中产生的误差，可以将S2的操作过程多重复几次，即进行多次平行试验，以进一步消除误差。

S3：改变S2中的目标值，重复S2的步骤，最终得到不同过热度下高通量换热管10-11的换热性能。

S4：在进行S2和S3的过程中，通过激光发射仪9观测在高压环境下高通量换热管10-11表面粉末的脱落情况，关注数据采集仪11的数据显示窗口是否提示主反应器10内的流体中检测到固体粉末，如果没有则表明测试的高通量换热管在高压环境下表面粉末尚未发生脱落。同时，也可以通过高速相机或摄像机观测高通量换热管10-11管外的沸腾气泡，记录不同工况下管外沸腾状态，进行后续分析。

S5：实验结束后，依次关闭各阀门开关、工作泵开关和仪表开关，并开启排液口10-10以排空主反应器10内的液体。

由于高通量换热管表面的烧结多孔结构，增加了准确测量壁温的难度，因此采用热阻分离法计算管外换热系数，只需测量如图1所示位置处的壳程入口温度(T₁)，壳程出口温度(T₂)，管程进口温度(T₃)，管程出口温度(T₄)，以及预热器内参考温度(T_r)，并根据下述公式进行计算：

式中R_w为高通量换热管管壁热阻

式中，k为总换热系数，W/(m²·K)；h_o、h_i分别为外内表面换热系数，W/(m²·K)；A_o、A_i分别为管外内表面积，m²；d_o、d_i分别为高通量换热管外内径，m；λ_h为高通量换热管导热系数，W/(m·K)；R_f为污垢热阻，测试装置使用时间较短时，可忽略。

通过Gnielinski公式得出管内换热系数，进而分离出管外热阻并求得管外换热系数，具体如下：

式中Nu_f为努塞尔数；Re为雷诺数；Pr_f为以流体实际温度为定性温度时的普朗特数，取加热水进出口平均温度；Pr_w为以管内壁壁温为定性温度时的普朗特数，取蒸汽的饱和温度；f为管内湍流流动的Darcy阻力系数；d_i为实验段管内径，单位mm；l为实验段管长，单位mm；u_w为管内加热水水流速度，单位m/s；υ为水的运动粘度，单位m²/s；λ_f为加热水的导热系数，单位W/(m·K)。

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，然其并非用以限制本发明。有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此凡采取等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种利用性能测试装置对高压环境下高通量换热管进行性能测试的方法，其特征在于，所述性能测试装置包括水箱（1）、预热器（6）、主反应器（10）、蒸汽发生器（19）和冷凝单元；所述主反应器（10）为整体封闭且具有内腔的横置柱状结构，左右两端均开设贯通的孔洞并贯穿封闭固定有高通量换热管（10-11），底部分别开设有进液口（10-9）和排液口（10-10）；高通量换热管（10-11）的外表面具有烧结而成的粉末；主反应器（10）的顶部两侧呈对称布置，距端部由远及近依次开设有用于固定温度传感器的温度传感器支座（10-3）、光源入口（10-2）和排气孔（10-1），顶部还开设有用于固定压力传感器的压力传感器支座（10-5）；位于主反应器（10）前侧且与左右两个所述光源入口（10-2）对应的位置处，均开孔并设有用于观测的可视窗（10-6）；位于主反应器（10）前侧的中部还开孔并设有用于激光检测的透明窗（10-12）；所述水箱（1）通过管路依次连通离心泵（2）和蓄能器（3），随后管路分为两路；第一管路依次连通蒸汽发生器（19）和第二涡轮流量计（18），第二涡轮流量计（18）与所述高通量换热管（10-11）的进口端相连通，高通量换热管（10-11）的出口端与蒸汽发生器（19）的进口端相连通，共同构成蒸汽回路；第二管路依次连通第一涡轮流量计（5）和预热器（6），并与主反应器（10）的进液口（10-9）相连通，用于为主反应器（10）供水；主反应器（10）的排气孔（10-1）通过管路外接冷凝单元，冷凝单元通过管路回接至水箱（1），将主反应器（10）内产生的蒸汽冷凝后回流至水箱（1）中以循环利用；

所述水箱（1）为恒温水箱，蓄能器（3）外接用于提供稳压气体的氮气瓶（4）；所述主反应器（10）的顶部还设有用于保护的安全阀座（10-4）；

所述性能测试的方法具体如下：

S1：将水加热至其中溶解的气体完全逸出，随后通入水箱（1）中；将温度传感器和压力传感器标定后，分别置于温度传感器支座（10-3）和压力传感器支座（10-5）中，以测量主反应器（10）内的温度和压力；将激光发射仪（9）对准透明窗（10-12），以观测高通量换热管（10-11）表面粉末的脱落情况；将高速相机或摄像机对准可视窗（10-6），以观测高通量换热管（10-11）管外的沸腾气泡；

S2：开启各管路的阀门开关，通过调节预热器（6）外接的调压器（7）改变水流通过预热器（6）前后的温差值至目标值；同时，通过调节蒸汽发生器（19）改变蒸汽流量以使主反应器（10）内腔中的水体沸腾，通过调节冷凝单元的冷凝器（12）改变制冷剂流量以使从排气孔（10-1）进入所述冷凝单元的蒸汽冷凝成液体；

通过离心泵（2）将水箱（1）中的水体泵入预热器（6）进行加热，水体随后从进液口（10-9）流入主反应器（10），并使水体淹没所述高通量换热管（10-11）但不充满主反应器（10）的内腔；通过蒸汽发生器（19）的作用不断向高通量换热管（10-11）内提供高温蒸汽，通过高通量换热管（10-11）的换热作用加热主反应器（10）内腔中的水体；高通量换热管（10-11）内的高温蒸汽在主反应器（10）内释放潜热发生相变后重新进入蒸汽发生器（19），实现循环利用；主反应器（10）内腔中的水体被加热后产生大量蒸汽，在主反应器（10）内腔中形成高压环境，产生的蒸汽从排气孔（10-1）进入所述冷凝单元进行冷凝，冷凝后的液体通过管路回流至水箱（1），实现循环利用；

待各测量装置的数据显示窗口稳定不变时，记录各测量装置的数据；

S3：改变所述目标值，重复S2的步骤，得到不同过热度下高通量换热管（10-11）的换热性能；

S4：在进行S2和S3的过程中，通过激光发射仪（9）观测在高压环境下高通量换热管（10-11）表面粉末的脱落情况，通过高速相机或摄像机观测高通量换热管（10-11）管外的沸腾气泡；

S5：实验结束后，依次关闭各阀门开关、工作泵开关和仪表开关，并开启排液口（10-10）以排空主反应器（10）内的液体。

2.根据权利要求1所述的性能测试的方法，其特征在于，所述预热器（6）为外部包裹保温材料、内部环向均匀插有加热棒的装置，通过外接的调压器（7）和稳压器（8）控制预热器（6）的加热载荷。

3.根据权利要求1所述的性能测试的方法，其特征在于，所述透明窗（10-12）设置于两个可视窗（10-6）之间，且与两个可视窗（10-6）之间的间距相等；透明窗（10-12）和可视窗（10-6）均为钢化玻璃，其边缘为不锈钢材质；通过法兰（10-7）与焊接在主反应器（10）前侧的接管（10-8）连接，实现透明窗（10-12）和可视窗（10-6）的固定。

4.根据权利要求1所述的性能测试的方法，其特征在于，所述主反应器（10）左右两端用于固定高通量换热管（10-11）的孔洞均偏心开孔且位于下方，以利于主反应器（10）内的水流淹没高通量换热管（10-11）。

5.根据权利要求1所述的性能测试的方法，其特征在于，所述性能测试装置中所有的测量装置均与数据采集仪（11）相连通，用以实时传输数据。

6.根据权利要求1所述的性能测试的方法，其特征在于，所述冷凝单元包括冷凝器（12）、节流装置（13）、蒸发器（14）、压缩机（17）、储液罐（15）和工质泵（16）；所述冷凝器（12）依次通过管路与节流装置（13）、蒸发器（14）和压缩机（17）相连通，共同构成冷却回路；所述蒸发器（14）通过管路依次外接储存有制冷剂的储液罐（15）和工质泵（16），构成为所述冷却回路提供制冷剂的循环回路；从主反应器（10）的排气孔（10-1）排出的蒸汽经所述冷却回路冷却后，回流至所述水箱（1）中。

7.根据权利要求6所述的性能测试的方法，其特征在于，所述冷凝器（12）为同轴套筒式冷凝器，冷凝器（12）的换热管采用表面有压花的螺旋盘管以加强换热面积；所述节流装置（13）为膨胀阀，阀前安装有节流孔板。

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